一种基于三重校核的盾构施工出土量管理方法与流程

本发明涉及隧道施工处理，特别是涉及一种基于三重校核的盾构施工出土量管理方法。

背景技术：

1、盾构法隧道多用于城区地铁施工，隧道基本布设在城市主干道下方，部分还需穿越房屋、道路等既有建(构)筑物，地下管网等基础设施星罗棋布，因此对地表沉降的控制要求较高，稍有不慎，就可能造成地面塌陷、建(构)筑物沉降、管网破裂、甚至发生道路安全事故。通过研究发现，这些现象的发生和盾构掘进施工中出土超挖现象呈现正相关。出土量的大小直接反应出地表的沉降程度，如何控制出土量对保证地表建(构)筑物的安全无疑是重中之重。各城市对盾构施工过程中地表沉降监管力度极大，针对不同程度的沉降值(塌方)给出了明确的处罚明细和警示，当出现地面红色预警、塌方等事故相关事故处理结果和整改措施，给同类型施工企业上一道道紧箍。因此，保证盾构掘进安全，规避地面塌陷、建(构)筑物沉降等风险，对保障施工安全至关重要。

2、目前常用的出土量控制模式有体积法和重量法，实际效果并不理想，且该方法对地层扰动较大，可能引起地表沉降或隆起，结果不够直观影响判断。

技术实现思路

1、为此，本发明提出一种基于三重校核的盾构施工出土量管理方法，以有效对出土量进行控制，且避免对对地层产生较大扰动。

2、一种基于三重校核的盾构施工出土量管理方法，包括：

3、根据施工图纸及试掘进参数下达每环的掘进参数技术指令，所述掘进参数技术指令包括总推力、掘进速度、土压、出土量、注浆量、盾构机姿态；

4、盾构司机根据掘进技术指令掘进，按行程控制及体积控制的要求进行出土量控制；值班工程师根据掘进技术指令对盾构掘进参数进行监督，并记录实际掘进参数、出土量等参数，填写盾构掘进操作记录表、出土量行程及体积控制表；

5、每环掘进完成后，渣土通过电瓶车运输至井口用龙门吊进行出土，龙门吊安装有电子称重系统，通过起吊称出每个渣土斗在装满渣土情况下的重量，以及卸完渣土后的重量，由此得出每环渣土的重量；

6、通过机械智能系统控制进行体积扫描和渣土称重。

7、上述基于三重校核的盾构施工出土量管理方法，其中，出土量的控制施工前根据地勘资料计算出不同地层每装满1斗渣土的掘进行程，然后下达每斗出土量的行程控制值指令，每装满1斗渣土的掘进行程计算方法如下：

8、每掘进n米的出土量q计算公式如下：

9、q＝k*n*π*d2/4

10、其中，d表示刀盘开挖直径，k表示土的松散系数；

11、通过上式反算出每装满1斗渣土的掘进行程n，n即为每斗出土量的行程控制值。

12、上述基于三重校核的盾构施工出土量管理方法，其中，每环渣土的重量t的计算公式如下：

13、t＝(t1+t2+…+tn)-(t1+t2+…+tn)

14、其中，t1、t2、tn分别表示第1个渣土斗、第2个渣土斗、第n个渣土斗在装满渣土情况下的重量，t1、t2、tn分别表示第1个渣土斗、第2个渣土斗、第n个渣土斗卸完渣土后的重量。

15、上述基于三重校核的盾构施工出土量管理方法，其中，通过机械智能系统控制进行体积扫描的步骤中，采用lms传感器硬件技术，基于时间飞行原理，对皮带上的渣土进行非接触式测量，通过发送与接收激光脉冲的时间差，计算出2d轮廓，然后再结合皮带速度，生成体积信号。

16、上述基于三重校核的盾构施工出土量管理方法，其中，通过机械智能系统控制进行渣土称重的步骤中，采用皮带计量称对皮带机输送渣土重量进行计量，皮带秤为钢架结构，并配备金属压力传感器，安装于盾构机皮带下方，当渣土经过时，会引起计量称传感器的形变，通过形变量和形变系数进行计算得到渣土重量。

17、上述基于三重校核的盾构施工出土量管理方法，其中，出土量行程及体积控制表记录了实际每斗渣土的掘进行程及体积，技术员将实际数据与理论值并结合自动监测数值进行对比计算分析，数据分析可采用在相同的掘进行程下对比分析出土量或在相同的出土量下对比分析掘进行程，根据理论值与实际的差值可得出超欠挖量，根据经验差值控制在3％，则认为出土量正常，超出3％则认定存在超欠挖现象，通过分析结果也为下一步是否采取措施提供依据。

18、上述基于三重校核的盾构施工出土量管理方法，其中，盾构司机通过每斗的掘进行程控制，进而调节螺机转速控制出土量，保证每斗的出土量控制在规定的掘进行程范围内，每斗的实际方量值班工程师通过提前设置在渣斗内的刻度标线获取。

19、根据本发明提供的基于三重校核的盾构施工出土量管理方法，具有以下有益效果：

20、1.本实用工法有效地控制了沉降量。隧道最终成型后，在既有车站和通道的沉降量明显减少，既有区间结构最大沉降量也同样得到了显著的控制效果。

21、2.通过形成一套完善的控制方法，可以在掘进开始前，管理小组通过数据建模，计算出最优的掘进参数，根据不同区段不同的地质条件及时调整，从而加快了施工进度。

22、3.利用“智能化+人工校核”手段，创新建立集成管控系统，有效推进了现场作业的安全可控、在控，解决了施工中的安全隐患。

23、4.渣土管理系统的超欠挖数据分析库，通过大量数据汇总从而更合理的得出整体数据，并根据分析参数有针对性的实施措施。

技术特征：

1.一种基于三重校核的盾构施工出土量管理方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于三重校核的盾构施工出土量管理方法，其特征在于，出土量的控制施工前根据地勘资料计算出不同地层每装满1斗渣土的掘进行程，然后下达每斗出土量的行程控制值指令，每装满1斗渣土的掘进行程计算方法如下：

3.根据权利要求1所述的基于三重校核的盾构施工出土量管理方法，其特征在于，每环渣土的重量t的计算公式如下：

4.根据权利要求1所述的基于三重校核的盾构施工出土量管理方法，其特征在于，通过机械智能系统控制进行体积扫描的步骤中，采用lms传感器硬件技术，基于时间飞行原理，对皮带上的渣土进行非接触式测量，通过发送与接收激光脉冲的时间差，计算出2d轮廓，然后再结合皮带速度，生成体积信号。

5.根据权利要求1所述的基于三重校核的盾构施工出土量管理方法，其特征在于，通过机械智能系统控制进行渣土称重的步骤中，采用皮带计量称对皮带机输送渣土重量进行计量，皮带秤为钢架结构，并配备金属压力传感器，安装于盾构机皮带下方，当渣土经过时，会引起计量称传感器的形变，通过形变量和形变系数进行计算得到渣土重量。

6.根据权利要求1所述的基于三重校核的盾构施工出土量管理方法，其特征在于，出土量行程及体积控制表记录了实际每斗渣土的掘进行程及体积，技术员将实际数据与理论值并结合自动监测数值进行对比计算分析，数据分析可采用在相同的掘进行程下对比分析出土量或在相同的出土量下对比分析掘进行程，根据理论值与实际的差值可得出超欠挖量，根据经验差值控制在3％，则认为出土量正常，超出3％则认定存在超欠挖现象，通过分析结果也为下一步是否采取措施提供依据。

7.根据权利要求1所述的基于三重校核的盾构施工出土量管理方法，其特征在于，盾构司机通过每斗的掘进行程控制，进而调节螺机转速控制出土量，保证每斗的出土量控制在规定的掘进行程范围内，每斗的实际方量值班工程师通过提前设置在渣斗内的刻度标线获取。

技术总结
本发明公开了一种基于三重校核的盾构施工出土量管理方法，包括：根据施工图纸及试掘进参数下达每环的掘进参数技术指令；盾构司机根据掘进技术指令掘进，按行程控制及体积控制的要求进行出土量控制；值班工程师根据掘进技术指令对盾构掘进参数进行监督，并记录实际掘进参数、出土量等参数，填写盾构掘进操作记录表、出土量行程及体积控制表；每环掘进完成后，渣土通过电瓶车运输至井口用龙门吊进行出土，龙门吊安装有电子称重系统，通过起吊称出每个渣土斗在装满渣土情况下的重量，以及卸完渣土后的重量，由此得出每环渣土的重量；通过机械智能系统控制进行体积扫描和渣土称重。本发明能够有效对出土量进行控制，且避免对对地层产生较大扰动。

技术研发人员：李志新
受保护的技术使用者：中铁四局集团第五工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12